复合材料是通过将两种或多种其他材料结合在一起制备而成的,因此它们可以互为补充、互相改善,但在最终产品中也会保持自己的独特特征。由于具有优异的性能,复合材料已经广泛应用于各个领域,而本期系列文章将全面盘点复合材料的主要应用领域,其中包括:航空航天、汽车工业、建筑、能源、储能、基础设施、海洋、管道和储罐、体育与娱乐、运输等十大领域。本期文章主要介绍高性能复合材料在航空航天、汽车工业领域应用。
1、航空航天领域
欧洲空客(Airbus)和美国波音(Boeing)等主要航空原始设备制造商已显示出在航空领域大规模应用复合材料的潜力,而美国宇航局(NASA)则一直在寻求复合材料制造商为火箭和其他航天器提供创新的复合材料解决方案。
波音公司开发的每一代新飞机中复合材料的比例都在增加,其中波音787梦幻客机的复合材料比例最高超过了50%。波音787梦幻客机的主要结构部件是由更多的碳纤维“夹芯”复合材料和先进的碳纤维层压材料制成的,从而摆脱了传统的玻璃纤维复合材料。
另一方面,芳纶纤维广泛用于建造前缘和后缘机翼组件以及非常坚硬、非常轻的舱壁、燃料箱和地板。此外,由嵌入普通基体材料中的高强度刚性纤维组合而成的先进复合材料也广泛应用于航空航天工业。
2、汽车工业领域
作为最大的复合材料终端应用市场,汽车行业对复合材料并不陌生。除了开创性的车辆设计,复合材料还有助于使车辆更轻、更省油。汽车需要可靠、同步的机构,其部件能够承受摩擦、腐蚀和温度波动。
设计或生产中的不准确将影响性能,并可能造成制造商的业务损失。与金属钢相比,复合材料的性能能够满足并超过汽车行业的需求。这些独特的性包括:
低热膨胀系数
优异的尺寸稳定性,可保持形状和可靠性
在潮湿和干燥条件下的耐腐蚀性能
高冲击强度,可承受重复使用
相对较轻的重量,以减少车辆的整体质量
隔音效果更好,性能更佳
对油漆的接受性,包括满足A级表面要求、油漆和烘烤工艺的能力
易于制造,成本相对较低
截止目前,复合材料已经广泛用于一系列汽车结构零部件,从前照灯的前照灯外壳到发动机罩下的电气和隔热部件,再到汽车车身外部零件、内部结构和装饰部件。以下列举复合材料在汽车零部件中的常见应用:
导流板和扰流板
进气歧管
电池外壳和盖
保险杠和保险杠横梁
气缸盖(如气门、摇臂、凸轮)盖
车窗/天窗框架
前端格栅开口板
前向前照灯的壳体
隔热板(例如发动机、变速器)
支柱和覆盖物
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